DE1062351B

DE1062351B -

Info

Publication number: DE1062351B
Application number: DENDATC0018215
Authority: DE
Priority date: 1958-01-15
Publication date: 1959-07-30
Also published as: FR1197912A; CH352747A; GB914351A; BE574484A; LU36744A1

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffelement mit dolden- oder traubenartigem Aufbau für Kernreaktoren.

In den heterogenen Kernreaktoren, bei denen der Kernbrennstoff und- der Moderator voneinander getrennt sind, wird der Brennstoff im allgemeinen in Form von Stäben oder kleinen Blöcken verwendet, die — mit ihren Stirnflächen eng aneinanderliegend — in einer Hülle untergebracht sind. Diese Hülle trennt den atomaren Brennstoff von der Kühlflüssigkeit, welche die Kanäle innerhalb des Moderators^durchfließt, in denen die Brennstoffelemente angeordnet sind.

Wenn man in derartigen Kernreaktoren Brennstoffe verwendet, die schlechtere Wärmeleiter^ sind als das metallische Uuran, beispielsweise Uranoxyd, so kön- ¹S nen sich unzulässig große Temperaturgefälle bzw. extrem hohe Temperaturunterschiede innerhalb des Brennstoffes selbst ergeben.

Das Brennstoffelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer *° Gruppe von einzelnen Brennstoffhüllen besteht, die untereinander über nach außen ragende, vorzugsweise stegartige Vorsprünge ihrer Körper fest zusammenhängen und eine einstückige Dolde oder Traube bzw. ein einstückiges dolden- oder traubenartiges Bündel bilden.

Einen derartigen Aufbau kann man dadurch erzielen, daß man die plastische Deformationsmöglichkeit des Hüllenmaterials — beispielsweise durch Anwendung eines geeigneten Ziehverfahrens — ausnutzt oder daß man ein Präzisions-Gießverfahren anwendet, bei dem man aus nach dem Guß einzeln entfernbaren Form- oder Kernstücken bestehende Formen verwendet. Schließlich kann man auch die Formung der zusammenhängenden Hüllen über dem atomaren Brennstoff selbst in einem Zieh- oder Gießprozeß durchführen.

Derartige Brennstoffelemente weisen neben dem Vorteil der Vermeidung jeder nachträglichen mechanischen Verbindung noch eine liessere Dichtigkeit und ein günstigeres Gewichtsverhältnis z\vischen der Hülle und dom nutzbaren Brennstoft auf. Weiterhin ist die mechanische Festigkeit derartiger Brennstoffelemente besser als die zusammengebauter Brennstoffelemente. Außerdem wird durch den dolden- oder traubenartigen Aufbau des Brcnnstoffelementes eine Vergrößerung der Brennstoft'kühlfiächc erzielt, was wiederum eine Erhöhung der spezifischen Leistung des Reaktors gestattet.

An Hand der Zeichnung werden nun einige Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hs zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hrennstofielementes gemäß der Erfindung,

Brennstoffelement für Kernreaktoren

Anmelder: Commissariat a l'Energie Atomique₁ Pe

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt, München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruclite Priorität: Frankreidi vom 15. Januar 1958

Marc Salesse, Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise, und Jacques Stohr, Bures-sur-Yvette, Seine-et-Oi (Frankreich), sind als Erfinder genannt worden

Fig. 2 einen senkrecht zur Längsachse des Eleme gemäß Fig. 1 geführten Querschnitt,

Fig. 3 bis 12 Querschnitte durch Brennstoffelem unterschiedlicher Form und Anordnung, die in il: grundsätzlichen Aufbau etwa dem Element ge Fig. 1 entsprechen.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brenns element besteht aus sechs einzelnen Hüllen 1, 2. 3. und 6, die mit gleichem gegenseitigem Abstand je\ an den Ecken eines regulären Sechsecks lieger dessen !Mittelpunkt sich eine zentrale Einzelhii befindet. Die sechs am Umfang angeordneten Eii hüllen sind mit der zentralen Einzelhülle über ! artige Vorsprünge oder Verbindungen 8. 9, 10, V. und 13 unmittelbar verbunden. Die Hüllen bilder sammen mit den Verbindungsstegen einen einheitli Körper, der sich — wie die Fig. 1 erkennen laß sowohl im Zieh- als auch im Gießverfahren herst läßt.

Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Bi Stoffclement, das in bezug auf die Anzahl der Ei hüllen dem Brennstoffelement nach den Fig. 1 u entspricht: die am Umfang angeordneten sechs Hi hüllen sind jedoch zusätzlich miteinander durch tere. einstückig mit dem Ganzen hergestellte iverbunden.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen erliudungsgemäß ai führte llreunstoftelemeiite mit abweichender Ai nung und Anzahl der Einzelhüllen: in der Fig. 4 jeweil.- drei Hinzelhülleii über beidseitig an die k-nknrper angeformte Stege mit einer mittleren T

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Claims

verbunden; die Fig. 5 und 6 zeigen ähnliche Anordnungen für insgesamt fünf oder sechs Hüllen, die in geometrisch regelmäßiger Form um eine zentrale Hülle angeordnet und mit dieser über die Verbindungsstege einstückig starr verbunden sind. Die Fig. 7 zeigt ein Brennstoffelement mit vier über den Umfang gleichmäßig verteilten Einzelhüllen, das keine zentrale Hülle aufweist: die Einzelhüllen sind über die Stege mit einem massiven Kernkörper verbunden, der aus dem gleichen Material besteht wie die Hüllen und die Stege. Die Fig. 8 und 9 zeigen Brennstoffelemente mit vier bzw. acht einzelnen, gleichmäßig in einer Umfangs-Iinie verteilten Hüllen; eine zentrale Hülle ist nicht vorgesehen. Die über den Umfang verteilten Hüllen !5 sind jeweils nur untereinander durch die einstückig mit dem Ganzen hergestellten Stege verbunden; der Innenraum des Elementes bleibt frei. Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen schließlich erfindungsgemäße Ausführungen von Brennstoffelementen, ao bei denen keine geometrisch regelmäßige Anordnung vorgesehen ist. Die Hohlräume zwischen den einzelnen Hüllen und den sie verbindenden Stegen sind derart bemessen, daß sie zum Einführen von zu bestrahlenden Stoffen oder zum Einschieben von Meßgeräten ausgenutzt werden können. Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung haben alle in den Fig. 3 bis 12 dargestellten Brennstoffelemente den gleichen Außendurchmesser bzw. praktisch die gleichen äußeren Hüllkurven, so daß sie gegeneinander ausgewechselt werden können. Außerdem sind alle Einzelhüllen mit gleichem Innendurchmesser ausgeführt, damit sie mit Brennstoffstäben einheitlicher Ausführungbesetzt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch die einzelnen Hüllen eines zusammenhängenden Brennstoffelementes mit unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt werden. Natürlich hängen die Abmessungen und die Anzahl der in jedem Brennstoffelement vorgesehenen einzelnen Hüllen jeweils von der Art des Kernreaktors ab, in dem sie verwendet werden sollen; sie sind ferner abhängig von der Form der Kanäle, in die die Brennstoffelemente eingeführt werden sollen, von der Art des Kühlmittels, der Umlaufgeschwindigkeit dieses Kühlmittels und — nicht zuletzt-— von dem jeweils benutzten Kernbrennstoff. Patentansprüche:

1. Brennstoffelement mit dolden- oder trauben- , artigem Aufbau für Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Gruppe von einzelnen Brennstoffhüllen besteht, die untereinander t über nach außen ragende, vorzugsweise stegartige j Vorsprünge ihrer Körper fest zusammenhängen und eine einstückige Dolde oder Traube bzw. ein j einstückiges dolden- oder traubenartiges Bündel 1 bilden.

2. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch j gekennzeichnet, daß an seinem Umfang angeordnete Einzelhüllen mit einer gemeinsamen Zentralhülle verbunden sind.

3. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch — gekennzeichnet, daß an seinem Umfang angeordnete Einzelhüllen untereinander und mit einer zentralen " Hülle verbunden sind.

4. Brennstoffelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem Umfang angeordnete Einzelhüllen untereinander einstückig verbunden sind und der Innenraum frei bleibt.

5. Brennstoffelement nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Hülle durch einen Zentralkörper ersetzt ist, der aus massivem Hüllenmaterial besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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